RRM1与非小细胞肺癌吉西他滨化疗耐药相关性的研究进展

江 波综述 赵金奇审校

肺癌是目前全球范围内死亡率最高的恶性肿瘤,在确诊的患者中,约有 80%为非小细胞肺癌(non-small-cell lung cancer,NSCLC)。NSCLC的化疗药物以吉西他滨(gem citabine,GEM)、紫杉醇(paclitaxel,PTX)、多西紫杉醇(docetaxel,TXT)等为主,患者总体 5年生存率仍低于 15%。导致化疗失败的主要原因之一,就是肿瘤细胞对化疗药物的耐药性。核苷酸还原酶M 1(ribonucleotide reductase subunit l,RRM 1)是最近被广泛关注的1个基因,在 NSCLC吉西他滨治疗中所起的作用,尤其在耐药方面,已经越来越受到重视。我们就此对 RRM 1与非小细胞肺癌吉西他滨化疗耐药的相关性研究进展情况作一综述。

1 RRM 1及其作用机制

作为吉西他滨作用靶点之一的核苷酸还原酶(ribonucleotide reductase,RR)是 DNA合成通路中的限速酶,它能使二磷酸核苷酸转化为二磷酸脱氧核苷酸,后者是DNA合成和修复所必不可少的原料。因此,RR是细胞存活的关键酶。RR包括 2个亚单位:RRM 1和 RRM 2。RRM 2是 1个金属结合位点,有携带接触抑制区,控制底物转化的功能;RRM 1是核苷酸结合位点,控制底物的特异性和整个酶的活性,同时也是核苷类似物系的化疗药物的结合位点[1]。RRM 1基因编码核糖核苷酸还原酶 M亚单位,是肿瘤抑制因子,也是Gem的分子靶点[2]。RRM 1基因定位于染色体 11q15.5区域,这是 1个可出现于多种恶性肿瘤的杂合子丢失(loss of heterozygosity,LOH)区域,称为LOH 11A,该区域与恶性肿瘤的转移有关,75%的NSCLC患者有这样的杂合性缺失,其中 88%的非小细胞肺癌、57%的鳞癌和40%的腺癌存在这种杂合性缺失。有研究表明[3],这种缺失与预后有一定相关性,没有 LOH的患者要比具有 LOH的患者能有更好的预后及更长的生存期。

临床和细胞生物学研究均证实 LOH 11A存在肿瘤抑制基因。许多研究[4]证实该基因为 RRM1,其编码核苷酸还原酶亚组 M1,人类 RRM 1包括 19个外显子,在肿瘤形成中,人类RRM 1并没有发生突变,因此,RRM1最有可能作为肿瘤抑制基因发挥作用。1个动物模型显示 RRM1能够影响DNA化学损伤修复的有效率[5]。RRM 1过表达的转基因小鼠修复DNA的速度比非转基因动物快。这表明,RRM 1通过及时有效地修复致癌物诱导的基因组破坏,在肿瘤易感性方面扮演着关键的角色[6]。

2 吉西他滨的作用机制

吉西他滨是嘧啶类抗代谢药物,为核苷酸还原酶抑制剂。在细胞内经过核苷激酶的作用转化成具有活性的二磷酸核苷(dFdCDP)及三磷酸核苷(dFdCTP),通过抑制DNA合成而发挥细胞毒作用[7]。首先,dFdCDP抑制 RR的活性,使合成 DNA所必需的三磷酸脱氧核苷(dCTP)产生受抑制,减少了 DNA合成的原料。其次,dFdCTP与 dCTP竞争掺入至 DNA链中,DNA聚合酶ε不能去除掺入的吉西他滨及修复延长的DNA链,从而引起DNA链断裂最终导致细胞凋亡。

3 RRM 1表达与吉西他滨耐药的关系

吉西他滨干扰了核苷酸还原酶的功能而减少脱氧核苷酸的产生,最终影响 DNA的合成。在对GEM耐药的人的口咽癌的KB细胞克隆体中可以检测到 RR高表达[8]。因此可推测RRM 1的表达可能与吉西他滨耐药有关。近来一些研究[9]显示:当吉西他滨作为 1种影响因素作用于肿瘤细胞时,RRM 1的表达水平增高会使肿瘤细胞对吉西他滨的耐药性增加。有些学者[10,11]通过将细胞连续暴露于逐渐扩大的药物剂量的培养基中培育了 2个吉西他滨耐药细胞株。寡核苷酸表达芯片检测发现RRM1是这两个细胞株中表达水平改变超过 5倍的唯一基因。这个结果被RT-PCR、免疫印迹和功能测定所证实。另1个重要结果是 RR的催化亚基 RRM 2、脱氧核苷酸激酶、胞嘧啶脱胺酶水平和RR的活性没有随着吉西他滨耐药的出现而明显改变。这些实验还显示:RRM 1在判断患者预后方面起了重要的作用。一些研究结果还带来了新的研究方向,包括根据 RRM 1的药物基因组学的检测结果判断是否可以提高治疗效果和生存期及是否可以减轻患者不良反应[12]。

4 RRM 1在非小细胞肺癌中的表达与吉西他滨耐药的临床关系

一项手术前接受吉西他滨/铂类新辅助化疗的患者参与的临床研究表明,RRM 1水平最低的患者中位生存期相对较好[13]。另来自于 75例非小细胞肺癌患者肿瘤活检组织的RRM 1的表达水平显示:低水平 RRM 1表达的患者在经过吉西他滨/顺铂联合化疗后疗效会更好;RRM1水平也会影响疾病进展和生存时间,但这种预测价值在应用长春瑞滨/顺铂或者紫杉醇/顺铂方案化疗的患者身上看不到[14]。在 Rosell等[15]有关吉西他滨/顺铂方案治疗晚期非小细胞肺癌的大规模随机临床对照试验中,可以很明显的观察到:RRM 1过度表达与生存期的显著缩短有独立相关性,但在长春瑞滨/顺铂治疗组没有。该研究首次报道了RRM 1表达在吉西他滨/顺铂治疗的Ⅳ期非小细胞肺癌患者生存方面的独特效应。随后的临床研究也显示:高水平表达 RRM 1的 NSCLC患者预后较差。Gautam等[16]采用定量 PCR方法检测了 22例接受健择/顺铂化疗的 NSCLC患者的肿瘤组织中 RRM 1mRNA的表达,发现低水平表达 RRM 1mRNA的患者对化疗反应较好,而且对疾病进展时间也有影响,甚至可提高生存率。Bep ler等[11]在一组Ⅱ期临床试验接受吉西他滨/卡铂化疗的局部晚期 NSCLC患者的研究中,RRM 1RNA表达与肿瘤缩小程度呈负相关,也就是说,瘤内RRM 1RNA低表达患者化疗疗效好于高表达者。一些回顾性的研究[17]也显示,接受过吉西他滨和顺铂化疗的 NSCLC患者,低表达 RRM 1mRNA的患者生存期更长。近来有研究[18]证明:DNA修复能力是肿瘤易感性和肿瘤化疗敏感性密切相关的双刃剑。DNA修复能力越强,肿瘤的易感性就越低,而对化疗的抵抗作用就越强。RRM 1的两面性恰恰与这种理论相符:RRM 1的高表达能够使机体对理化因素导致的 DNA损伤有较强的修复能力,减少了人类患肿瘤的危险,而且早期的NSCLC患者单独接受手术治疗时,RRM 1高表达者预后较好;同时 RRM 1的高表达也导致含吉西他滨/顺铂化疗产生的肿瘤细胞DNA损伤修复能力增强,其结果表现为耐药现象,晚期的 NSCLC患者接受吉西他滨/顺铂化疗时,RRM 1高表达预后较差。

总而言之,体内外研究一致表明 RRM1是吉西他滨疗效的重要细胞决定因子。RRM 1高表达的患者比低表达的患者较难从吉西他滨/顺铂化疗中获益。那么 RRM 1表达水平高低是否可以成为筛选化疗方案的一项指标,通过对RRM1的检测,预测不同人群对吉西他滨的敏感程度以制定个体化化疗方案,从而提高药物治疗的有效率。通过分析,目前国内外的各项研究中,患者例数相对较少,所得到的肿瘤标本多为早期,而对于晚期NSCLC患者 RRM 1表达水平的检测还需要大量可靠的样本。未来吉西他滨的临床试验应该考虑如何选择患者和基于 RRM 1表达的分层分析,这对于化疗的患者而言是非常重要的。

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